Koncepcja i wzór objętości molowej, obliczenia i przykłady

On Objętość molowa Jest to intensywna właściwość wskazująca, ile miejsca zajmuje mol determinacji lub związku. Jest reprezentowany przez symbol v_M, i jest wyrażany w jednostkach DM³/mol dla gazów i cm³/mol dla cieczy i ciał stałych, ponieważ te ostatnie są bardziej ograniczone ich największymi siłami międzycząsteczkowymi.

Ta właściwość powtarza się podczas badania układów termodynamicznych, które obejmują gazy; ponieważ dla cieczy i ciał stałych równania w celu określenia v_M Stają się bardziej skomplikowane i niedokładne. Dlatego, jeśli chodzi o podstawowe kursy, objętość molowa jest zawsze związana z teorią gazów idealnych.

Objętość cząsteczki etylenu jest powierzchownie ograniczona przez zieloną elipsoidę i liczbę avogadro czasów tej ilości. Źródło: Gabriel Bolívar.

Dzieje się tak, ponieważ dla idealnych lub idealnych gazów aspekty strukturalne są nieistotne; Wszystkie jego cząstki są wizualizowane jako kule, które zderzają się ze sobą elastycznie i zachowują się w ten sam sposób, niezależnie od tego, jakie są ich masy lub właściwości.

Zatem jeden kret każdego idealnego gazu zajmie, pod pewną ciśnieniem i temperaturą, tę samą objętość v_M. Mówi się, że w normalnych warunkach odpowiednio P i T, 1 atm i 0 °. Ta wartość jest przydatna i przybliżona, nawet gdy oceniane są gazy rzeczywiste.

[TOC]

Koncepcja i formuła

Dla gazów

Bezpośrednim wzorem do obliczenia molowej objętości gatunku jest:

V_M = V/n

Gdzie V jest objętością, którą zajmuje, i N Ilość gatunku w molach. Problem polega na tym, że v_M Zależy to od ciśnienia i temperatury doświadczania przez cząsteczki, a wyrażenie matematyczne jest pożądane do uwzględnienia tych zmiennych.

Może ci służyć: Molealisty

Etylen obrazu, h₂C = CH₂, Ma powiązaną objętość molekularną i ograniczoną zieloną elipsoidą. Ten h₂C = CH₂ Może obracać się na wiele sposobów, co jest tak, jakby poruszało się w przestrzeni, powiedział elipsoid, aby wizualizować, ile objętości zajmowałby (najwyraźniej nikczemny).

Jeśli jednak objętość takiej zielonej elipsoidy pomnożymy ją przez n_DO, Liczba Avogadro będzie miała kret cząsteczek etylenu; jeden mol elipsoidu oddziałuje ze sobą. W wyższej temperaturze cząsteczki oddzielają się od siebie; Będąc pod większą presją, będą kurczyć się i zmniejszyć swoją objętość.

Dlatego v_M zależy od p i t. Etylen jest płaską geometrią, więc nie można myśleć, że jego v_M Bądź dokładny i dokładnie taki sam jak metan, cho₄, geometrii czworościennej i zdolności do reprezentowania kuli, a nie elipsoidą.

Dla cieczy i stałych

Cząsteczki lub atomy cieczy i stałych mają również własne v_M, które mogą być powiązane z twoją gęstością:

V_M = m/(d · n)

Temperatura wpływa na objętość molową bardziej dla cieczy i stałych niż ciśnienie, o ile te ostatnie nie zmienia się ostro lub wygórowane (w rzędu GPA). Podobnie, jak wspomniano z etylenem, geometrie i struktury molekularne mają duży wpływ na wartości v_M.

Jednak w normalnych warunkach zaobserwowano, że gęstości różnych cieczy lub ciał stałych nie różnią się zbytnio w ich wielkości; To samo dotyczy jego objętości molowych. Zwróć uwagę, że najlepiej, że są niższe V_M.

W odniesieniu do ciał stałych jego objętość molowa zależy również od jego krystalicznych struktur (objętość komórki jednostkowej).

Może ci służyć: Biftalan potasu: struktura, nomenklatura, zastosowania, ryzyko

Jak obliczyć objętość molową?

W przeciwieństwie do cieczy i substancji stałych, w przypadku gazów idealnych istnieje równanie, które pozwala obliczyć v_M w zależności od P i T i jego zmian; To jest gazowe gazo:

P = nrt/v

Który jest przyjazny dla wyrażania v/n:

V/n = rt/p

V_M = RT/P

Jeśli użyjemy stałej gazu r = 0,082 l · atm · k^-1· Mol^-1, Następnie temperatury należy wyrazić w Kelvin (K), a ciśnienia w atmosferze. Zauważ, że tutaj obserwuje się, dlaczego v_M Jest to intensywna właściwość: T i P nie mają nic wspólnego z masą gazu, ale z jego objętością.

Obliczenia te są ważne tylko w warunkach, w których gazy zachowują się ściśle do idealności. Jednak wartości uzyskane poprzez eksperymenty mają niewielki margines w odniesieniu do teoretyków.

Przykłady obliczania objętości molowej

Przykład 1

Masz gaz i gęstość wynosi 8,5 · 10^-4 g/cm³. Jeśli masz 16 gramów równoważnych 0,92 moli y, oblicz objętość molową.

Ze wzoru gęstości możemy obliczyć, jaką objętość i zajmuje takie 16 gramów:

V = 16 g/ (8,5 · 10^-4 g/cm³)

= 18.823,52 cm³ lub 18,82 l

Więc v_M Oblicza się bezpośrednio, dzieląc tę ​​objętość między ilość podanej mocy:

V_M = 18,82 l/0,92 mol

= 20,45 l/mol o l · mol^-1 lub DM³· Mol^-1

Ćwiczenie 2

W poprzednim przykładzie i nie był w żadnym momencie, jaki była temperatura doświadczona przez cząstki wspomnianego gazu. Zakładając, że działało z ciśnieniem atmosferycznym i przy ciśnieniu atmosferycznym, oblicz temperaturę niezbędną do ściśnięcia go do określonej objętości molowej.

Może ci służyć: współczynnik pakowania

Oświadczenie jest dłuższe niż jego rozdzielczość. Zwracamy się do równania:

V_M = RT/P

Ale oczyszczamy T i wiedząc, że ciśnienie atmosferyczne to 1 atm, rozwiązujemy:

T = v_MP/r

= (20,45 l/mol) (1 atm)/(0,082 l · atm/k · mol)

= 249,39 K

To znaczy jeden kret i będzie zajmował 20,45 litrów w temperaturze blisko -23,76 ° C.

Ćwiczenie 3

Po powyższych wynikach określ v_M w 0 ° C, 25 ° C i przy bezwzględnym zero pod ciśnieniem atmosferycznym.

Przekształcając temperatury w Kelvin, mamy pierwsze 273,17 K, 298,15 K i 0 K. Rozwiązujemy bezpośrednio, zastępując pierwszą i drugą temperaturę:

V_M = RT/P

= (0,082 l · atm/ k · mol) (273,15 k)/ 1 atm

= 22,40 l/mol (0 ºC)

= (0,082 l · atm/ k · mol) (298,15 k)/ 1 atm

= 24,45 l/mol (25ºC)

Wartość 22,4 litrów została wspomniana na początku. Zwróć uwagę, jak v_M Wzrost wraz z temperaturą. Kiedy chcesz dokonać tych samych obliczeń z bezwzględnym zero, natkniemy się na trzecie prawo termodynamiki:

(0,082 L · atm/ k · mol) (0 k)/ 1 atm

= 0 l/mol (-273,15 ºC)

Gaz i nie może mieć nieistniejącej objętości molowej; Oznacza to, że stał się cieczy, a poprzednie równanie nie jest już ważne.

Z drugiej strony niemożność obliczenia v_M W absolutnym zero posłusznie trzecie prawo termodynamiki, które mówi, że niemożliwe jest ochłodzenie jakiejkolwiek substancji w temperaturze bezwzględnej zero.

Bibliografia

1. Iran. Levine. (2014). Zasady fizykochemii. Szósta edycja. MC Graw Hill.
2. Glasstone. (1970). Traktat chemii fizycznej. Druga edycja. Aguilar.
3. Wikipedia. (2019). Objętość molowa. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (8 sierpnia 2019). Definicja objętości molowej w chemii. Odzyskane z: Thoughtco.com
5. Byju's. (2019). Wzór objętości molowego. Odzyskane z: Byjus.com
6. González Mónica. (28 października 2010). Objętość molowa. Odzyskane z: chemii.Laguia2000.com